Zavisnost otpora od veličine. Velika enciklopedija nafte i gasa

Prezentacija na temu "Proračun otpora provodnika" u fizici u powerpoint formatu. Svrha ove prezentacije za učenike 8. razreda je da nauči učenike kako da mjere otpor provodnika, da uspostave zavisnost otpora provodnika od njegove dužine, površine. presjek i materijal od kojeg je napravljen. Autor prezentacije: Nakhusheva Marita Mukhamedovna, nastavnica fizike.

Fragmenti iz prezentacije

Nauka počinje čim se počne mjeriti. Tačna nauka je nezamisliva bez mjere. D.I. Mendeljejev

Metode mjerenja otpora provodnika

Avommetar.
Metoda voltmetra i ampermetra

Zadatak 1. Zavisnost otpora provodnika od dužine.

Sastavljamo krug 3, povezujemo nikromsku žicu (terminale 1, 2) na izvor struje i ampermetar. Promjenom dužine provodnika promatrajte promjenu jačine struje.

Zaključak 1.

Sa smanjenjem dužine nihrom žice, jačina struje se povećava, s povećanjem dužine, jačina struje se smanjuje.
Prema tome: za L ↓ ~ I ~ R↓ R ~ L

Zadatak 2. Zavisnost otpora provodnika od površine poprečnog presjeka.

Sastavljamo strujni krug 3, prvo spojimo jednu nikrom žicu (priključke 1, 2) na izvor struje i ampermetar, zatim povezujemo dvije nikromske žice (terminale 1-3, 2-4) na izvor struje i ampermetar. Posmatrajte promjenu struje.

Zaključak 2.

Sa smanjenjem površine poprečnog presjeka nihrom žice, jačina struje se smanjuje, s povećanjem površine poprečnog presjeka, jačina struje se povećava.
Prema tome: za S ↓ ~ I ↓ ~ R R ~ 1/S

Zadatak 3. Ovisnost otpora provodnika od vrste tvari.

Sastavljamo strujni krug 3, prvo spojimo nihrom žicu (terminale 1, 2) na izvor struje i ampermetar, zatim spojimo čeličnu žicu (terminale 5, 6) na izvor struje i ampermetar. Posmatrajte promjenu struje.

Zaključak 3.

Snaga struje pri povezivanju nihrom žice je veća nego kod spajanja čelične (željezne) žice.
Prema tabeli, upoređujemo specifične otpore ovih supstanci.
Prema tome: ako je I ~ R↓ ~ ρ↓ R ~ ρ

zaključci

Otpor zavisi od dužine provodnika, što je dužina provodnika veća, to je veći njegov otpor.
Otpor vodiča ovisi o površini poprečnog presjeka: manje površine poprečni presjek vodiča, veći je otpor.
Otpor vodiča ovisi o vrsti tvari (materijala) od kojeg je napravljen.
Ovisnost otpora o geometrijskim dimenzijama vodiča (dužina i površina poprečnog presjeka) i tvari od koje je napravljen prvi je ustanovio Georg Ohm.
Ovaj izraz vam omogućava da izračunate dužinu vodiča, poprečni presjek i otpornost vodiča.

serijska veza

At serijska veza tri provodnika, otpor raste kako se dužina provodnika povećava (R~L, L~R).

Paralelna veza

At paralelna veza površina poprečnog presjeka vodiča se povećava, otpor će se smanjiti (na S ↓ ~ R).

Zadatak

Zadatak. Odredite otpor telegrafske žice između Južno-Sahalinska i Tomarija, ako je udaljenost između gradova 180 km, a žice su napravljene od željezne žice s površinom poprečnog presjeka 12 mm2
Zadatak. Izračunajte otpor bakrene kontaktne žice okačene za pogon tramvajskog motora ako je dužina žice 5 km, a površina poprečnog presjeka 0,65 cm2.
Zadatak. Koju dužinu da uzmem bakrene žice sa površinom poprečnog presjeka 0,5 mm2 tako da je njegov otpor 34 oma?
Zadatak. Izračunajte otpor nikromskog vodiča dužine 5 m i površine poprečnog presjeka od 0,75 mm2.

Stranica 1

Ovisnost električni otpor provodnika od njihovih geometrijskih dimenzija je da kako se dužina provodnika povećava i površina poprečnog presjeka smanjuje, otpor raste.

Pretvarači osjetljivi na temperaturu temelje se na ovisnosti električnog otpora vodiča (ili poluvodiča) o temperaturi.

Otporni termometri koriste ovisnost električnog otpora vodiča o temperaturi. Platinasti i bakreni otporni termometri su standardizirani.

Pretvarači osjetljivi na temperaturu temelje se na ovisnosti električnog otpora vodiča (ili poluvodiča) o temperaturi.

Njihovo djelovanje temelji se na ovisnosti električnog otpora vodiča o temperaturi. Grafikoni zavisnosti njihovog otpora od temperature prikazani su na sl. 2.16. U osnovi, to su ravne linije. Vrijednost TCES bakra je viša od vrijednosti platine, tako da je TCM osjetljiviji na promjene temperature, što objašnjava strminu grafikona. Međutim, gornja granica mjerenja temperature za TCM je 200 C, a za TSP - plus 1100 C. Donje granice su minus 200 i minus 260 C.

Princip rada pretvarača zasniva se na zavisnosti električnog otpora vodiča ili vodiča o temperaturi.

Princip rada pretvarača zasniva se na zavisnosti električnog otpora vodiča ili poluprovodnika o temperaturi.

Tehničke karakteristike pokaznih manometrijskih termometara.

Rad ovih termometara zasniva se na korišćenju zavisnosti električnog otpora provodnika ( fina žica) na temperaturi. Otporni termometar se sastoji od namotaja od tanke žice na posebnom okviru od izolacionog materijala. Osjetljivi element je zatvoren u zaštitnu navlaku.

Senzori toplinskog otpora temelje se na korištenju ovisnosti električnog otpora vodiča o temperaturi. Postoje dva načina za korištenje termistora kao senzora. U prvoj metodi, temperatura toplotnog otpora je određena temperaturom okruženje, budući da je struja koja teče kroz nit termičkog otpora odabrana dovoljno mala da toplina koju oslobađa ne utječe na temperaturu toplinskog otpora. Ova metoda se koristi u senzorima temperature.

Senzori toplinskog otpora temelje se na korištenju ovisnosti električnog otpora vodiča o temperaturi. Postoje dva načina za korištenje termistora kao senzora. U prvoj metodi, temperatura toplinskog otpora je određena temperaturom okoline, budući da je struja koja teče kroz toplinski otpor odabrana dovoljno mala da toplina koja se njome stvara ne utječe na temperaturu toplinskog otpora. Ova metoda se koristi u senzorima temperature.

Pretvornici osjetljivi na naprezanje (žičani) temelje se na ovisnosti električnog otpora provodnika od mehaničkog naprezanja u njemu.

Tenzo-osjetljivi (žičani) pretvarači se temelje na ovisnosti električnog otpora vodiča od mehaničkog naprezanja u njemu.

Da postoji u istraživaču jednosmerna struja, odnosno kretanje elektrona konstantnom brzinom neophodno je da vanjska sila ($F$) djeluje neprekidno, jednaka:

gdje je $q_e$ naboj elektrona. Stoga se elektroni u provodniku kreću uz trenje. Ili inače kažu da provodnici imaju električni otpor (R). Električni otpor za različite vodiče je različit i može zavisiti od materijala od kojeg je vodič napravljen i od njegovih geometrijskih dimenzija.

Ohmov zakon se može koristiti za mjerenje otpora. Da biste to učinili, izmjerite napon na krajevima vodiča i jačinu struje koja teče kroz vodič, koristite Ohmov zakon za homogeni provodnik, izračunajte otpor:

Ovisnost otpora o geometrijskim dimenzijama i materijalu provodnika

Ako izvršimo seriju eksperimenata za mjerenje otpora homogenog vodiča konstantnog poprečnog presjeka, ali različitih dužina ($l$), onda se ispostavi da je njegov električni otpor dužina ($R\sim l$).

Sljedeći eksperimenti se izvode za homogeni provodnik, isti materijal, iste dužine, ali različita sekcija, nalazimo da je otpor obrnuto proporcionalan površini poprečnog presjeka ($R\sim \frac(1)(S)$).

I treći eksperiment, za proučavanje električnog otpora provodnika, izvodi se s vodičima napravljenim od različitih materijala, iste dužine i poprečnog presjeka. Rezultat: otpor također ovisi o materijalu vodiča. Svi dobijeni rezultati izraženi su sljedećom formulom za izračunavanje otpora:

gdje je $\rho $ otpornost materijala.

Otpor sekcije kola između sekcija 1 i 2 ($R_(12)$) naziva se integral:

Za homogeni (u smislu otpornosti) cilindrični vodič ($\rho =const,S=const\ $), otpor se izračunava po formuli (3).

Osnovna SI jedinica za mjerenje otpora je ohm. $1Ω=\frac(1V)(1A).$

Otpornost

Specifična otpornost materijala jednaka je otporu određene supstance, visine 1 m i površine poprečnog presjeka od $1 m^2$.

U SI, osnovna jedinica otpornosti je $Ohm\cdot m$.

Otpornost tvari ovisi o temperaturi. Za provodnike, ova zavisnost se može približno izraziti formulom:

gdje je $(\rho )_0$ otpornost provodnika na 00C, $t$ u stepenima Celzijusa, $\alpha $- temperaturni koeficijent otpor. Za veliki broj metali na temperaturama u opsegu $0(\rm()^\circ\!C)\le t\le 100(\rm()^\circ\!C),$3,3\cdot (10)^(-3 ) \le \alpha \le 6,2\cdot (10)^(-3)\frac(1)(K)$.

Temperaturni koeficijent otpornosti date supstance je definisan kao:

$\alpha $ daje relativno povećanje otpora kako temperatura raste za jedan stepen. Odnosno, na osnovu (6), dobijamo nelinearnu zavisnost otpornosti od temperature, međutim, $\alpha $ se ne menja toliko sa porastom (padanjem) temperature, a u većini slučajeva ova nelinearnost se ne uzima u obzir. Za metale $\alpha >0,\ $za $\alpha

Ovisnost otpornosti od temperature objašnjava se ovisnošću srednjeg slobodnog puta nosioca naboja o temperaturi. Ovo svojstvo se koristi u raznim merni instrumenti I automatski uređaji.

Specifična električna provodljivost supstance

Recipročna vrijednost otpornosti naziva se električna provodljivost ($\sigma $):

U SI sistemu, osnovna jedinica električne provodljivosti je 1 $\frac(Siemens)(m)$ ($\frac(Cm)(m)$). Vrijednost $\sigma $ karakterizira sposobnost tvari da provodi struja. Električna provodljivost zavisi od hemijske prirode supstance i uslova (na primer, temperature) pod kojima se ova supstanca nalazi. Ako smo iz jednačine (4) vidjeli da je $\rho \sim t$, onda je, shodno tome, $\sigma \sim \frac(1)(t).\ $Treba napomenuti da su ove zavisnosti narušene pri niskim temperaturama . Uočen je fenomen supravodljivosti. Na $T\to 0,\ $ za apsolutno čist metal sa idealno pravilnom kristalnom rešetkom na apsolutnoj nuli otpornost treba biti jednak nuli, odnosno specifična provodljivost je beskonačna.

Primjer 1

Zadatak: Izračunajte otpor provodnika (R), ako se temperatura održava na jednom njegovom kraju $t_1$, a na drugom $t_2$. Temperaturni gradijent duž ose provodnika je konstantan. Otpor ovog provodnika na temperaturi od 00C je jednak $R_0$.

Na osnovu konstantnosti gradijenta temperature duž ose provodnika, pišemo:

\[\frac(dt)(dx)=k\ \lijevo(1.1\desno),\]

gdje je $k=const.$ Dakle, možete pronaći zakon promjene temperature pri kretanju duž provodnika, odnosno t(x). Da bismo to uradili, izražavamo $dt$, dobijamo:

Nađimo integral iz (1.2), dobijamo:

Postavimo početak koordinata u tačku koja se poklapa sa krajem provodnika, koji ima temperaturu od $t_1$. Zatim koristeći (1.3), zamjenjujemo x=0, nalazimo konstantu C:

Na drugom kraju, temperatura provodnika je jednaka $t_2, $ zamjenjujemo u (1.3), uzimamo u obzir (1.4) $x=l$, gdje je $l$ dužina provodnika, dobijamo :

Za izračunavanje otpora koristimo formulu:

gdje je $\rho =(\rho )_0\left(1+\alpha t\right)$. Izračunajmo integral:

Umjesto k u izrazu (1.7) zamjenjujemo ono što smo dobili u (1.5), imamo: \

gdje je $(\rho )_m$ gustina mase provodnika. Izrazimo iz (2.2) dužinu štapa, dobijamo:

Pronalazimo površinu poprečnog presjeka vodiča prema formuli:

Zamjenom (2.3) i (2.4) u (2.1) dobijamo:

Odgovor: $R=\frac(\rho )((\rho )_m)\frac(16m)((\pi )^2d^4).$